الفيروسين (Ferrocene)، ويُسمّى أيضًا حديد سيكلوبنتادينيل (Cyclopentadienyl Iron)، وهو أقدم وأشهر المركبات الشطيرية Sandwich Compounds، مركّب عضوي ذو صيغة جزيئية C5H5)2Fe)، وهو عبارة عن أحد مشتقات المعادن الانتقالية، والتي يجري فيها ارتباط نظامين حلقيين بشكل متناظر مع ذرة الفلز.

تم تحضير الفيروسين لأول مرة عام 1951 عن طريق تفاعل سيكلوبنتادينيد الصوديوم مع كلوريد الحديد +2، ونتيجة التفاعل هي بلورات برتقالية مستقرة، مع نقطة انصهار تبلغ حوالي 174 درجة مئوية (345 درجة فهرنهايت)، ونقطة غليان حوالي 294 درجة مئوية.

في هذا الجزيء، يتم وضع ذرة الحديد بين حلقتين من حلقتي البنتادينيل بشكل متدرج، وتتحد المدارات الجزيئية الخمسة لاثنين من معقّد السيكلوبنتادينيل لإعطاء 10 مدارات جزيئية في ثلاثة مستويات طاقية. تتفاعل هذه المدارات مع المدارات المعدنية المناسبة، لإعطاء مخطط مداري جزيئي للفيروسين والمعقّدات الناتجة عنه.

في حالة الفيروسين، تساهم جزيئات السيكلوبنتادين في 10 إلكترونات، بينما يساهم الحديد في 8 إلكترونات، مما يجعل المركّب مكونًا من 18 إلكترون. يتم استيعاب هذه الإلكترونات جميعها في المدارات الجزيئية المنخفضة الطاقة، باستثناء تلك المدارات الجزيئية غير القابلة للترابط.

كيميائيًا، يُشبه الفيروسين البنزين والمركبات العطرية الأخرى، من حيث أنه يخضع لتفاعلات الاستبدال. تؤدي إزالة إلكترون واحد من الجزيء إلى رفع ذرة الحديد إلى حالات الأكسدة الأعلى (مثلًا تتحول من +2 إلى +3) مما يؤدي إلى تكوين أملاح حاوية على الفريسينيوم الأزرق +C5H5)2Fe).

بعض خصائص الفيروسين

  • مسحوق بلوري ذو لون برتقالي في درجة حرارة الغرفة، يتميز برائحة مماثلة لرائحة الكافور، وينتمي لمجموعة المركبات غير القطبية.

  • قابل للذوبان في العديد من المذيبات العضوية، مثل الميثانول Methanol والإيثانول Ethanol، وإيثر الإيثيل ethyl ether والبترول والبنزين، والكيروسين وزيت الديزل.

  • قابل للذوبان في حمض الكبريتيك المركّز، وحمض النيتريك المخفف.

  • غير قابل للذوبان في الماء.

  • غير قابل للذوبان في محلول الصودا الكاوية (هيدروكسيد الصوديوم) وحمض الهيدروليك في درجة الغليان، وفي هذه الحالة، يمكن تبخيره مع بخار الماء.

  • يُظهر بعض خصائص القطبية عند درجات الحرارة الأعلى استقرارًا، ويظهر لديه هنا استقرار كيميائي وخصائص مقاومة أو ماصّة للإشعاع.

  • يتمتع بخاصية قوية لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية.

  • يتمتع بثبات حراري كبير؛ إذ يمكنه تحمّل التسخين حتى درجة حرارة تصل إلى 470 درجة مئوية.

يُستخدم الفيروسين في مجموعة واسعة من التطبيقات، سواء في الزراعة أو الصناعة أو الطبّ، أو مجالات الطاقة وحماية البئية وغيرها الكثير.  إليك بعض الاستخدامات:

  • مادة أولية لإنتاج العديد من المركبات العضوية.

  • يُستخدم كمثبط دخان موفّر للوقود، وبالتالي يجعل الآلية أقل استهلاكًا للوقود، ويُضاف أحيانًا إلى الوقود لتحفيز الاشتعال كما في الصواريخ.

  • يمكن استخدامه كمحفّز لإنتاج الأمونيا.

  • يدخل أحيانًا في معالجة مطاط السيليكون.

  • يساعد في الحفاظ على البولي إيثيلين عند تطبيقه على المهاد الزراعي، حيث يمنع تدهوره بفعل ضوء الشمس، ولا يؤثر ذلك على الأرض الزراعية أو عمليات الإخصاب في التربة.

  • يُستخدم أيضًا كمانع خبط (مادة مضافة للتغلب على ظاهرة الخبط في محركات الاحتراق الداخلي) يُضاف إلى البنزين؛ حيث يمكن أن يحل محل الرصاص رباعي إيثيل البنزين السام، لاستخدامه كعامل مضاد للخبط، ولإنتاج البنزين الخالي من الرصاص، وعالي الجودة. 

  • مصدر للجسيمات النانوية الحديدية، التي تستخدم لإنتاج الأنابيب النانوية الكربونية.

أكمل القراءة

الفيروسين

من ضمن المركبات العضوية الفلزية ما يسمى بالمركبات الشطيرية ومنها مركب الفيروسين. يعد الفيروسين أقدم وأشهر المركبات الشطيرية؛ ومن مشتقات المعادن الانتقالية حيث يربط نظامين من الحلقات العضوية بشكل متماثل مع ذرة المعدن.

مركب الفيروسين Ferrocene هو مركب عضوي معدني يعد أحد المركبات الشطيرية وأولها اكتشافًا، ويعد ميتالوسين أولي وتسمى الميتالوسينات حسب نوع الفلز المرتبط بها. وللفيروسين الصيغة الكيميائية Fe(c5H5)2 وأيضاً له أسماء أُخرى مثل حديد مكرر أو حديد سيكلو بنتا ديلينيل. كان الفيروسين هو المثال الأول للفئة الكبيرة جدًا من المركبات المعروفة بشكل غير رسمي باسم المركبات الشطيرية، وبشكل أكثر باسم المركبات المعدنية.

المركبات الشطيرية:

المركبات الشطيرية أو مركبات الساندويتش هي مركبات تشبه في بنيتها الساندويتش المكون من شطيرتين يمثل كل منهما حلقة هيدروكربون وبينهما يوجد فلز، وفي حالة الفيروسين يوجد بينهما فلز الحديد حيث ترتبط أوربيتالات أيون الفلز مع أوربيتالات الهيدروكربون الموجودة على كل حلقة أي كل معدن يوجد بين حلقتين.

تاريخ الفيروسين:

تم اكتشافه صدفةً عام 1951 بعد مفاعلة سيكلو بنتا دينيد الصوديوم مع كلوريد الحديد ثنائي التكافؤ ذو الشحنة الموجبة فنتج لديهم بلورات برتقالية مستقرة. ثم عام 1973 تم تكريم جيفري ويلكنسون في ميونخ ومنحها جائزة نوبل للكيمياء لمساهمتها في الكيمياء العضوية المعدنية.

الفيروسين

خواص الفيروسين:

  • مركب عضوي معدني في درجة حرارة الغرفة يكون لونه أصفر أو برتقالي بشكل بلورات أي له بنية بلورية.
  • رائحته مثل رائحة الكافور.
  • نقطة الغليان 249 c°.
  • غير قابل للذوبان في الماء.
  • قابل للذوبان في المذيبات العضوية وهي (البنزين، الأثير، الديزل، البترول، الكيروسين وغيرها) وأيضًا يذوب في حمض الكبريتيك المركز وحمض النتريك المخفف.
  • درجة انصهاره 174 C°.
  • الكتلة الجزيئية (المولية) 186.4 غ/مول.
  • طول الموجة لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية 358 نانو متر.
  • مستقر في الهواء وقادر على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية.
  • حلقات الفيروسين تبدي رد فعل على الكترونات الاستبدال مثل “الألكلة أو الأسيلة”.
  • غير صالحة للهدرجة.
  • مقاومة للتدفئة القوية وارتفاع درجات الحرارة، مستقرة لا تتفكك بسهولة.
  • يتفكك عند درجة حرارة 400 c°.

طريقة تحضير الفيروسين:

يوجد لتحضيره طريقتين إما بالمعالجة على مرحلتين أو تحضير مباشر:

  1. نفاعل حلقة البنتاديل C5H6 مع معدن الصوديوم بوجود وسيط THF  وفي المرحلة الثانية نقوم بمعالجتها بواسطة كلوريد الحديد.
  2. التفاعل المباشر لحلقة البنتاديل C5H6 مع كلوريد الحديدي Fecl2 بوجود وسيط THF وأيضًا بوجود 2R3N

استخدامات الفيروسين:

للفيروسين استخدامات واسعة في شتّى مجالات العلوم والحياة من صناعة وطب وزراعة وصيدلة وفضاء ومنها:

  • يمكن إضافته لطلاء مركبات الفضاء من الخارج.
  • إضافته لوقود الكيروسين أو الديزل مما يزيد من حرارة الاحتراق ويوفر الطاقة وذلك يحد من آثار التلوث في الجو.
  • يمكن استخدامه في الزراعة بإضافته للسماد الزراعي مما يحسن امتصاص النبات ونمو المحاصيل وليس له أي أثر سلبي على عمليات الخصوبة في التربة.
  • محفز لإنتاج الأمونيا ويستخدم لمعالجة المطاط.

تتعدد المركبات الشطيرية أيضًا وهناك الكثير غير الفيروسين التي أُطلق عليها هذا الاسم لشكلها وليس لأنها قابلة للأكل.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هو الفيروسين"؟